広がるワイヤレス給電

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広がるワイヤレス給電

矢野経済研究所の調べによると、ワイヤレス給電の世界市場規模は2017年には1223億でしたが、2020年には2385億、2023年には3590億になると予想されています。小型機器やEVが牽引しつつ、産業機器やその他分野でも堅調に推移する見込みです。国内でも成長戦略の一つとしてワイヤレス給電がテーマに上がり、標準化に向けて総務省も動いています。ワイヤレス給電は、国を挙げたプロジェクトとしてさまざまなメーカーや大学などで研究が進められている世界的にも注目の技術なのです。

ワイヤレス給電は、すでに電動歯ブラシや電動シェーバーなど防水性が求められる小電力製品やスマートフォンにおいて採用されています。今後は、大型機器(例えば電気自動車や産業機器など)や1対Nでもスムーズに給電できるなど、当社をはじめ各社が日夜システム開発を続けています。この動きは国も推進しており、総務省ではワイヤレス給電の実用化に向けた検討や規格化をすでに進めています。今後、ますます市場が広がっていくことが期待されるワイヤレス給電。みなさんは、どんなものができるとうれしいですか?

ワイヤレス給電でできる事

 

ワイヤレス給電は、携帯電話の充電のように置くだけ充電が有名ですが、色々なサイズのワイヤレス給電や、色々な形状のワイヤレス給電技術が広がっています。こちらでは、ちょっと変わった形のワイヤレス給電技術をご覧頂けます。 



ワイヤレス給電の市場性

今後、様々の分野でワイヤレス給電の発展が予想されますが、その一部をご紹介いたします。

 

BP  民生機器や生活に密着している一般向けの事例BP

 

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画像 家庭 画像


洗面所、風呂場、台所など水が掛かりやすい場所で扱う家電製品は、ワイヤレス給電の強みである防水性が活かせる分野です。既に電動歯ブラシや電動シェーバーなどでは実用的になっています。スマートフォンはすでにワイヤレス給電の採用が進んでいますが、今後、ノートパソコン、テレビやお掃除ロボットなど大電力帯のワイヤレス充電へ発展が期待されています。

また、スマートフォンなど小型の情報機器はポケットやバッグから取り出さなくても、家の中のどこにいても充電できる。壁を通して部屋の中全てへ給電するなど、広範囲のワイヤレス充電も研究が進められており、将来は充電するという行為がなくても、気づけば自然に充電されている世の中が来るかも知れません。

 

画像 オフィスや店舗 画像


USB接続機器へのワイヤレス給電とWifiやBluetoothなどのデータ通信を組み合わせてプリンタやキーボード、マウスなどの情報機器からケーブルもバッテリもいらなくなります。

サービスロボットや警備ロボットが自動的に充電ステーションへ戻る事で、ワイヤレスでバッテリー充電をする事が出来ます。大手カフェチェーンでは、ワイヤレス充電システムをテーブルへ内蔵し、スマートフォンの置くだけ充電に対応した店舗もあります。

 

画像 医療ヘルスケア 画像


ペースメーカーへ人体外からワイヤレス充電をすることで電池交換が不要になります。また、カプセルカメラやマイクロマシンなどへのワイヤレス給電で患者の負担軽減、医療用カート、車いす、ストレッチャーの電動化とワイヤレス充電により安全で簡便な充電が可能になります。補聴器ではすでにワイヤレス充電機能付きの製品展開が進んでおり、今後ウェアラブルデバイスの普及と共に小型のワイヤレス充電のニーズも高まると予想されます。

 

 

医療分野でワイヤレス給電を用いた事例

 

 



BP  電気自動車や自動搬送車、電動モビリティの事例BP

 

活用シーン画像電気自動車
活用シーン画像生産現場のロボット
活用シーン画像電動アシスト自転車

画像 電気自動車 画像


電気自動車の充電には充電ステーションが必要であり、充電時には専用プラグを接続する必要があります。このプラグの着脱は手間がかかります。誰もが理想とするのは、駐車場などに止めるだけで充電できることではないでしょうか。そこで、自動車メーカが着目したのが、駐車場に設置した送電側と、車に搭載したバッテリと受電側を接続し、駐車時に対向させるだけで充電ができるワイヤレス充電システムです。現在、アメリカのWiTricity社がトヨタ自動車株式会社、三菱自動車工業、アウディジャパンと、Qualcomm社がRollsRoyce社、RENAULT社と連携し競うように研究・実証実験を行っており、ワイヤレス給電技術を搭載した新しい電気自動車を街で目にするようになる未来は着々と近づいてきています。その他、自動車分野では、既に車載オプションでQi充電器が販売されており、これを塔載することで、ダッシュボードでQi対応スマートフォンのワイヤレス充電が可能になっています。イメージ

 

画像 電動モビリティ 画像

 

電動自転車、キックボードなど電動モビリティの普及に伴い、これらのシェアリングサービスや無人運用が展開されつつあります。その際に、バッテリー充電方法を自動化する最適な手段としてワイヤレス充電があります。

 

ワイヤレス充電システムによる無人の電動自転車シェアリングサービス

 

 


画像 自動搬送車やロボット、ドローンなど 画像

 

近年、人手不足の影響から、搬送分野での省人化の為、自動走行の電動搬送車や協同ロボットの普及が進んでいます。また、ドローンによる運搬搬送も実験が進められています。バッテリー交換やコネクタ充電に代わる手段として、安心安全なワイヤレスによる自動充電が注目を浴びています。

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生産現場のロボット       ドローンのバッテリーへワイヤレス充電

 

B&PLUSの自動搬送車のバッテリーへのワイヤレス充電実績

 

BP  特殊な設備や人間が立ち入れない場所での事例BP
 
水中で働く特殊ロボット
水中で働く特殊ロボット
被災地で働く特殊ロボット
被災地で働く特殊ロボット
人工衛星が受けた太陽光を地球上で受信
人工衛星が受けた太陽光を地球上で受信

画像 深海(水中) 画像


ワイヤレス給電には接点がないため、大がかりになりがちな水中での充電作業が簡素化されます。

B&PLUSの深海でのワイヤレス充電採用事例


 

画像 宇宙 画像


人工衛星が受けた太陽光を電波かレーザーに変換して地球上で受信することで地球上のどこでも電力を受け取ることができます。 

 


 

BP  農業機器の事例BP


農業分野は、泥や水、粉塵が発生する為、コネクタによる充電では危険性が生じる場合があります。そのような場合は、高い防塵防水性能を有するワイヤレスによる充電が有効です。例えば、農業機械のコネクタ部のワイヤレス化や、農業ロボットや散布用ドローンにワイヤレス充電機能を追加することで、無人で自動的に充電させる事ができるようになります。


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水田除草用ロボット(アイガモロボット)へのワイヤレス充電の事例


ワイヤレス給電の規格

 

ワイヤレス給電にはどのような規格が存在するのでしょうか?
現状では、代表的なワイヤレス給電規格としては、以下が存在します。

規格名

 Qi

 AirFuel Inductive

 (旧PowerMat)

 AirFuel Resonant 

 (旧Rezence)

団体

 WPC

 AirFuel Alliance

 AirFuel Alliance

電力

 ~15W

 ~5W

 ~50W

方式

(周波数帯)

 電磁誘導方式

 (110~205KHz)

 電磁誘導方式

 (277~357KHz)

 磁気共鳴方式

 (6.78MHz)

伝送距離

 ~5㎜

 ~5㎜

 ~50㎜

 

Qi規格はスマートフォンなどで採用されているおり、標準規格として、現状では最も広がりを見せています。「Qi」は、中国語の「気」が由来で、ワイヤレスワーコンソーシアム(WPC)が策定した規格です。当初最大5Wでしたが、2015年に15Wまで電力帯を拡張させています。伝送距離は最大でも5㎜程度と近距離での電力伝送となります。Mid Power(120W)やHigh Power(1KW)などより大きな電力帯の標準化に向けた動きもあります。
AirFuel Allianceは元々はPMAとA4WPという2団体が統合した団体で、規格は2種類あります。AirFuel Inductiveは、技術的にはQiと似た規格で、スマートフォンの中には、QiとAirFuel Inductiveの両規格に対応した製品もリリースされています。
AirFuel Resonantは、磁気共鳴を使った規格で、伝送距離や軸ズレに強いが、まだ市場投入された製品はありません。このような状況から、現在では、Qiが市場の規格ではリードしている状態です。 

 

その他、国内では、BWF(Broadband Wireless Forum)、WiPoT(Wireless Power Transfer Consortium for Practical Applicastions)、WPMc(Wireless Power Managemento Consortium)などが、ワイヤレス給電の実用化や発展に向け各種活動を実施しています。海外でも、CEA(USA)、TTA(韓国)などが標準規格の取り組みを進めています。

 

B&PLUSでもQiでの製品実績があります。ただし、規格品の場合、規格同士の互換性は魅力ですが、反面、コイル形状や電力帯など自由度が制限されてしまいます。オリジナルなワイヤレス給電開発が主のB&PLUSでは、独自の方法でお客様に最適なワイヤレス給電の開発が可能です。

 

 

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